DE19817693C2 - Verschluß und Dosiervorrichtung für den Schüttgutaustrag aus einem Druckbehälter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verschluß- und Dosiervorrichtung für den Schüttgutaustrag aus einem Druckbehälter in eine pneumatische Förderleitung unter Verwendung eines im Bereich des Auslaufstutzens hub- und drehbeweglich positionierten Ro­ tationskörpers.

Es ist bekannt, Schüttgut mittels eines Zellenrades, einer Schnecke oder eines Rührwerks aus einem Schüttgutbehälter ei­ ner pneumatischen Förderleitung zuzudosieren. Solche Anlagen sind jedoch sehr störanfällig, da insbesondere bei grobkörni­ gem Schüttgut Bestandteile zwischen dem Zellenrad bzw. dem Schneckenflügel und das Behältergehäuse gelangen und zu Ver­ klemmungen führen. Außerdem sind derartige Ausführungen bei Förderung abrasiver Schüttgüter verschleißintensiv. Um Brüc­ kenbildungen zu beheben, müssen zusätzliche Maßnahmen getrof­ fen werden, z. B. Rüttler, Vibratoren oder Klopfer eingesetzt werden. Eine Feindosierung ist unmöglich.

Rührwerke haben oft neben der Austrags- noch eine Mischfunk­ tion zuerfüllen. Deshalb sind sie auch nicht für schlecht fließende, sondern mehr für solche Schüttgüter geeignet, die an den Gefäßwandungen haften und deshalb in Bewegung gehalten werden müssen.

Speziell für Druckgefäße ist es bekannt, einen vor dem Aus­ laufstutzen positionierten, doppelkegelförmigen Körper durch ein Hubgestänge mit einem außerhalb des Behälters angeordne­ ten Hubzylinder, Hubmagneten oder Elektromotor mit Exzenter zu koppeln. Durch die Hubbewegungen soll das Schüttgut gleich­ mäßig dosiert und gleichzeitig ständig in Bewegung gehalten werden, womit ein Anbacken bzw. eine Brückenbildung im Behäl­ ter verhindert werden soll. Solange das Schüttgut dem sich bildenden Ringspalt mit Hilfe der vorhandenen Druckdifferenz zufließt, kann mit dieser Vorrichtung dosiert werden (DE 25 33 070 A1). Allerdings arbeitet die Kegelhubvorrichtung für eine Feindosierung von Stoffen unterschiedlicher Körnung nicht genau genug. Sehr feines Dosiergut rieselt durch den Spalt zwischen Doppelkegel und Auslaufstutzen hindurch. Die­ ser Ringspalt kann auch nicht entsprechend eng vorgegeben werden, da dann der Kegelkörper schwergängig wird oder gänz­ lich verklemmt.

Aus der DE 36 64 309 A1 ist eine Kegelhubdosierung mit Rühr­ flügeln bekannt, aus den DE 42 44 227 A1 und DE 44 10 568 C1 zu oszillierenden Hubbewegungen antreibbare und zusätzlich höhenverstellbare Dosierkegel.

Für das Absperren wird bei allen vorgenannten Vorrichtungen eine zusätzliche Armatur (Kugelhahn) mit einem zweiten An­ trieb notwendig, da Kegelkörper aufgrund ihres funktionsbe­ dingten Spiels den Auslauf weder gegen Gas noch Staub zuver­ lässig abdichten können.

Eine Schnecke in Form einer Schraubenwelle ist nach der DE 43 39 974 A1 auf größere Länge durch ein Auslaufrohr geführt. Sie dreht sich und vollführt zugleich eine axiale Auf- und Abbewegung aufgrund eines schräg angeschliffenen Auslaßendes und einer schräg angeschliffenen Verschlußmutter auf dem Ende der Schraubenwelle. Hierdurch wird die Auslaßöffnung bei je­ der Drehung freigegeben und kurzzeitig geschlossen. Schüttgut mittlerer Korngröße kann mit der Vorrichtung recht gut do­ siert werden. Da die Schraubenwelle achssymmetrisch durch den Vorratsbehälter geführt ist und zudem obenauf sich der An­ trieb befindet, kann die Beschickung mit Schüttgut jedoch nur seitlich erfolgen, wodurch kein optimaler Füllstand zu erreichen ist, oder die Dosiervorrichtung wird zum Zwecke der Be­ schickung abgenommen, was allerdings nur bei kleineren Vor­ ratsbehältern akzeptabel ist. Außerdem eignet sich diese Do­ siervorrichtung nicht für Druckbehälter, weil ein wirkungs­ voller Verschluß gegen Gasaustritt oder Pulveraustritt unter Druck nicht herzustellen ist. Weiterhin ist von Nachteil, daß der Übergang von Grob- und Feindosierung nicht stetig ver­ läuft. Eine Verbesserung wurde mit dem Kegelkörper nach der DE 44 10 568 A1 durch einen Gegenkegel und zusätzliche Öff­ nungen erreicht. Das hat zwar bei gut fließenden Schüttgütern Erfolg, erschwert aber die Einstellung der Vorrichtung.

Ferner ist es bekannt, die Größe der Eintrittsöffnung des Auslaufstutzens mit einem innerhalb der Förderleitung dich­ tend und verschieblich angeordneten Dosierkolben zu regulie­ ren (DE 44 00 029 C2, DE 196 03 580 A1). Diese Art der Dosie­ rung kann jedoch dann keine Anwendung finden, wenn das vor­ teilhaftere Dichtstrom-Förderverfahren mit hoher Beladung an­ gewendet wird oder aus mehreren hintereinander im Förderweg angeordneten Behältern Schüttgut zugemischt werden soll.

Aus DE 29 38 323 A1 ist ein durch einen Druckbehälter hin­ durchgeführtes Förderrohr bekannt, das Dosierschlitze auf­ weist, die von einem innenliegendem Rohrstück mehr oder weni­ ger weit abgedeckt werden können. Da auf diese Weise keine Druckdichtigkeit herzustellen ist, müssen mehrere zusätzliche Absperrventile vorgesehen werden.

Nach der DE 44 10 568 C1 erfolgt ein Schüttgutaustrag aus ei­ nem Behälter über eine Dosiervorrichtung mit einem über eine Hubstange höhenbeweglichen Dosierkörper. Durch die ständige Hubbewegung sind Verschleißerscheinungen an den Stellen, an denen stets Stahl auf Stahl arbeitet, nicht zu vermeiden, was zu Riefen und Rillen führt, die sehr bald eine Dichtigkeit für das Produkt nicht mehr garantieren. Auch eine Weichdich­ tung für einen gasdichten Verschluß ist nicht einsetzbar, da diese im Produktstrom liegen würde und sehr schnell verschlisse.

Dieselben Nachteile besitzt die Vorrichtung zum Schüttgutaus­ trag nach DE 42 44 227 A1. Ein gasdichter Verschluß zum Unter- Druck-Setzen des Aufgaberohrs, der nach dem bekannten Stande der Technik stets zusätzlich zur Dosiereinrichtung vorhanden ist, ist nicht offenbart.

Die US 3 880 300 offenbart eine Einfülleinrichtung in ein Silo. Auf ein im Schüttgutstrom liegendes, motorisch in schnelle Drehung bringbares Kegelelement sind Fahnen aufgeschweißt, die das Schüttgut infolge Fliehkraftwirkung gleichmäßig im Behälter verteilen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung für eine sehr gut einstellbare und gleichmäßige Dosierung von staub- oder granulatförmigem Schüttgut aus Druckbehältern in eine Förderleitung zu erreichen und gleichzeitig den Ver­ schleiß und die Verstopfungsgefahr zu mindern. Außerdem soll zugleich mit der Dosiervorrichtung ohne zusätzliche Einbauten eine Verschlußvorrichtung realisiert werden und die Förder­ leitung soll durchgehend erhalten bleiben.

Die Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des An­ spruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausge­ staltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 11 an­ gegeben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen rotationssymme­ trischen, hohlzylindrischen Körper auf, dessen obere Mantel­ fläche die Dichtfläche gegenüber dem Auslaufstutzen bildet, dessen mittlere Mantelfläche kronenartig gezackte Dosieraus­ schnitte aufweist und dessen obere kegelstumpfartige Mantel­ fläche mit Abweisern besetzt ist. Die zackenartigen Dosier­ ausschnitte lassen eine sehr feine Dosierung unter Druck zu, während mit dem vollzylindrischen Bereich im Zusammenspiel mit einer pneumatisch anpreßbaren Ringdichtung ein absolut sicherer Verschluß gegen Gas und Schüttgut realisiert wird. Die Abweiser sind so gestaltet, daß sie während des Aufwärts­ hubes im Schüttgut für eine reaktorische Drehbewegung des Do­ sierkörpers sorgen.

Weitere Vorteile der Erfindung sollen anhand eines Ausfüh­ rungsbeispieles näher erläutert werden. Hierzu zeigen in der zugehörigen Zeichnung:

Fig. 1 den Halbschnitt eines Druckbehälters mit der Ver­ schluß- und Dosiereinrichtung,

Fig. 2 die Einzelheit Verschluß- und Dosierkörper,

Fig. 3 die Einzelheit Ringdichtung in einer Dosierphase und

Fig. 4 die Einzelheit Ringdichtung in Verschlußstellung.

Nach Fig. 1 wird ein Druckbehälter 1 über einen achssymme­ trisch angeordneten Einfüllstutzen 2 mit nicht näher darge­ stelltem Schüttgut beschickt. Das Schüttgut verteilt sich in­ folge des mittigen Zulaufs sehr gleichmäßig im Behälter und ermöglicht unter Bildung eines symmetrischen Schüttkegels ei­ nen optimalen Füllungsgrad. Auch verbessern sich durch die zentrale Öffnung die Bedingungen für Reinigungs- und Wartungs­ arbeiten. Der Druckbehälter 1 läuft im unteren Bereich spitz­ kegelig zu und mündet in einem rotationssymmetrischen Aus­ laufstutzen 3, der mit einer Druckförderleitung 4 in Verbin­ dung steht. Mit einem noch näher zu beschreibenden rotations­ zylindrischen Körper 5 wird das Schüttgut in die Förderlei­ tung 4 dosiert oder im Druckbehälter 1 verschlossen. Zur Be­ tätigung des Körpers 5 ist dieser mit einer Kolbenstange 6 verbunden, die im oberen Bereich des Druckbehälters 1 seit­ lich zu einem Befestigungsflansch 7 geführt ist und von einem Antrieb 8 in Hubbewegungen versetzt werden kann. Dies kann pneumatisch oder elektromechanisch in bekannter Weise erfol­ gen. Die Kolbenstange 6 ist in einem gebogenen Führungsrohr 9 geführt und im Bereich des Bogens 10 flexibel oder gelenkig ausgeführt, um eine Hubbewegung nicht zu behindern. Außerdem ist sie in dem Führungsrohr 9 drehbeweglich gelagert. An ih­ rem unteren Ende ist der Körper 5 starr befestigt. Die Öff­ nung am Flansch 7 zur Befestigung des Antriebs 8 ist größer als der Körper 5, damit das Führungsrohr 9 mit den bewegli­ chen Teilen schräg nach oben aus dem Druckbehälter 1 heraus­ gezogen werden kann.

In Fig. 2 ist eine bevorzugte Ausbildung des erfindungsgemä­ ßen, rotationssymmetrischen Verschluß- und Dosierkörpers 5 näher dargestellt. Er besteht aus einem hohlzylindischen Stahlteil, das in einen kegelstumpfartigen Stahlmantel 5a übergeht, welcher seinerseits endseitig mit der Kolbenstange 6 vorzugsweise drehfest verbunden ist. Der hohlzylindrische Teil ist im oberen Bereich als glatte Dichtfläche 5b ausge­ bildet. Im unteren Bereich sind Dosierausschnitte 5c einge­ bracht, die keil- oder messerartige Stege 5d stehen lassen. Außerdem sitzen auf der Peripherie des Mantels 5a keilförmige Abweiser 5e.

In den Fig. 3 und 4 ist als Einzelheit die Funktionsweise ei­ ner Ringdichtung 11 im Zusamenspiel mit dem Körper 5 näher dargestellt. Diese ist zwischen zwei Flanschen 12, 13 einsei­ tig fest eingespannt und über eine Zuführung 14 mit Druckluft beaufschlagt, wodurch sie sich radial nach innen durch ein vorgegebenes axiales Spiel gegen die Stege 5d (Fig. 3) bzw. die Dichtfläche 5b (Fig. 4) des Körpers 5 ausdehnen kann.

Im folgenden soll die Funktionsweise der Verschluß- und Do­ siervorrichtung näher beschrieben werden: Zunächst wird ange­ nommen, daß das Schüttgut hochgenau der Förderleitung 4 zudo­ siert werden soll. Hierzu bringt der Antrieb 8 die Kolben­ stange 6 in eine obere Lage, die etwa in Fig. 1 und Fig. 3 dargestellt ist und bewirkt, daß die spitzwinkeligen Dosier­ ausschnitte 5c nach Art eines Verschlußschiebers den Auslauf­ stutzen 3 mehr oder weniger weit freigeben. Entsprechend erfolgt die Dosierung. Die sägezahnförmige Form der Dosieraus­ schnitte 5c bewirken neben einer verbesserten Feindosierung, daß die Schüttgutkörner nur an einer Stelle, nämlich der Spitze, geschnitten oder verdrängt werden, was wesentlich zur Schonung des Schüttguts beiträgt. Der Antrieb 8 kann bei­ spielsweise pneumatisch oder elektromagnetisch betätigt wer­ den und von einem Regler geführt werden. Zusätzlich kann eine Feindosierung mittels der Druckunterschiede zwischen dem Druckbehälter 1 und der Förderleitung 4 erfolgen. Der Antrieb 8 bewirkt außerdem, daß der Körper 5 in einer eingeregelten Dosierstellung über eine Amplitude von beispielsweise 1 mm bis 20 mm mit einer Frequenz von beispielsweise 0.5 Hz bis 2 Hz vibriert. Hierdurch wird ein Zusammenbacken des Schüttguts und damit eine Brückenbildung verhindert. Die axiale Hubbewe­ gung des Körpers verbessert ferner die Abtrennung der Schütt­ gutpartikel vom Druckbehälter. Indem der kegelige Teil 5a des Körpers 5 mit Abweisern 5e versehen ist, die bei jeder Auf­ wärtsbewegung des Vibrationshubs das Schüttgut nicht nur axial, sondern auch tangential verdrängen, wobei auf den Kör­ per 5 eine Reaktionskraft wirkt und diesen ein kleines Stück in Pfeilrichtung (Fig. 2) dreht, wird das Fließen des Schütt­ guts zusätzlich unterstützt. Außerdem wird erreicht, daß sich die Stege 5d nicht an ein und derselben Stelle in die Flan­ sche 12, 13 einschleifen, sondern zur Verlängerung der Stand­ zeit den Verschleiß gleichmäßig auf den ganzen Umfang der Flansche 12, 13 verteilen. Auch bei seiner Abwärtsbewegung wird der Körper 5 zum Drehen angeregt, indem die sägezahnför­ migen Dosierausschnitte 5c in die gleiche Richtung wirken wie die Abweiser 5e auf dem kegelstumpfartigen Mantel 5a bei der Aufwärtsbewegung. Um ein Drehen des Körpers 5 zu ermöglichen, ist bevorzugt die Kolbenstange 6 drehbeweglich im Führungs­ rohr 10 gelagert. Nach einer anderen Ausführung kann auch der Körper 5 drehbeweglich am Führungsrohr 6 befestigt sein, wel­ ches dann nicht mitdrehen muß.

Die keil- oder messerartig ausgebildeten Stege 5d am unteren Ende des Körpers 5 verbessern das Eindringen des Körpers 5 in eine stehende Schüttgutsäule.

Der Auslaufstutzen 3 besitzt einen geringfügig größeren Durch­ messer als die Ringdichtung 11 und die Flansche 12, 13, womit die Gleitflächen minimiert werden und ein Festfahren des Kör­ pers 5 im Auslaufstutzen 3 verhindert wird.

Zum Verschließen des Auslaufstutzens 3 wird mittels des An­ triebs 8 über die Kolbenstange 6 der Körper 5 soweit abge­ senkt, daß seine geschlossene Mantelfläche als Dichtfläche 5b in gleicher Höhe mit der Ringdichtung 11 steht, die sodann mit Druckluft beaufschlagt wird und damit eine absolute Dichtheit gegen Gas oder Schüttgüter, wie beispielsweise Stäube, herbeiführt. Hierdurch können sonst notwendige Arma­ turen, wie Kugelhähne, nebst deren Antrieb entfallen. Ebenso sinkt die Störanfälligkeit infolge Verstopfung im Bereich des Kugelhahns.

Bezugszeichen

1

Druckbehälter

2

Einfüllstutzen

3

Auslaufstutzen

4

Druckförderleitung

5

Verschluß- und Dosierkörper

5

a kegelstumpfartiger Mantel

5

b Dichtfläche des Körpers

5

5

c Dosierausschnitte im Körper

5

d messerartige Stege am Körper

5

e keilförmiger Abweiser am Mantel

6

Kolbenstange

7

Befestigungsflansch

8

Antrieb

9

Führungsrohr

10

Bogenbereich

11

Ringdichtung

12

,

13

Flansch

Claims (8)

1. Verschluß- und Dosiervorrichtung für den Schüttgutaustrag aus einem Druckbehälter in eine pneumatische Förderleitung unter Verwendung eines im Bereich des Auslaufstutzens hub- und drehbeweglich positionierten Rotationskörpers, gekenn­ zeichnet durch einen kronenartigen Körper (5), dessen untere zylindrische Mantelfläche Dosierausschnitte (5c) aufweist, dessen mittlere zylindrische Mantelfläche die Dichtfläche (5b) gegenüber einer am Auslaufstutzen (3) angeordneten Ring­ dichtung (11) bildet, welche zwischen zwei Flanschen (12, 13) einseitig fest eingespannt ist und sich radial nach innen durch ein vorgegebenes axiales Spiel gegen die Dichtfläche (5b) des Körpers (5) ausdehnen kann und dessen obere ke­ gelstumpfartige Mantelfläche sägezahnförmige Abweiser (5e) für das Schüttgut aufweist, wodurch sich während des Auf­ wärtshubes des Körpers (5) eine Drehbewegung infolge reakto­ rischem Verdrängen von Schüttgut einstellt.

2. Verschluß- und Dosiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierausschnitte (5c) sägezahnförmig so gerichtet sind, daß die Drehbewegung des Körpers (5) wäh­ rend des Abwärtshubes des Körpers (5) infolge reaktorischer Verdrängung von Schüttgut unterstützt wird.

3. Verschluß- und Dosiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Zylindermantelfläche des Kör­ pers (5) in keil- oder messerartige Stege (5d) ausläuft.

4. Verschluß- und Dosiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdichtung pneumatisch gegen die Dichtfläche (5b) des Körpers (5) gepreßt wird.

5. Verschluß- und Dosiervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaufstutzen (3) einen größeren Durchmesser besitzt als der Durchmesser der Ringdichtung (11).

6. Verschluß- und Dosiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (5) mittels einer mindestens partiell flexiblen oder gelenkigen Kolbenstange (6) betätigt wird, die innerhalb eines Führungsrohres (9), das außerhalb der Mittenachse auf der Einfüllseite des Druckbehälters (1) angeflanscht ist, axial- und drehbeweglich geführt wird.

7. Verschluß- und Dosiervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der lichte Durchmesser des Befestigungs­ flansches (7) größer ist als der Außendurchmesser des Körpers (5).

8. Verschluß- und Dosiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Feindosierung mittel Re­ gelung der Druckunterschiede zwischen dem Druckbehälter (1) und der Förderleitung (4) erfolgt.